青岛版四年级下册科学第七单元 创新与发明 教学设计

第七单元创新与发明教学设计
23、生物的启示
【教学目标】
科学概念目标：
1.通过研究葱叶结构了解仿生过程；
2.认识什么是仿生。

科学探究目标：
1.能通过身边的事物制作简易的科学模型；
2.能根据生物特性尝试仿生设计；
3.能做简单的观察实验；
4.会查阅书刊及其他信息源。

科学态度目标：
1.培养学生勇于创新、愿意交流与合作的科学态度；
2.培养学生亲近自然、热爱科学的态度。

3.在小组学习过程中，学会自我评价尊重他人的想法的互相合作的科学态度。

科学、技术、社会与环境目标：
1.了解人们在生物的启示下进行的发明创造；
2.通过对仿生学的认识，意识到科学技术对人类社会的发展推动作用。

【重难点】让学生经历仿生的过程。

【器材准备】
学生准备：鲜葱叶、韭菜叶，纸、双面胶、硬币、剪刀。

教师准备：鲜葱叶、韭菜叶，纸、双面胶、硬币、剪刀、课件。

【教学过程】
一、导入新课：
1.[PPT 3-4 出示] 我们来看几幅图片好吗？看看这些图片和生活中的什么比较像?（播放）
学生观看图片，思考老师提出的问题。

学生通过观察思考并交流（根据植物叶子发明锯子，根据蘑菇发明伞等）。

二、学习新课：
[PPT 5 出示]人们正是受到了生物的启示，进行发明创造的，镜头我们就来研究一下仿生。

活动一：建立模型并对模型进行检验，使学生感受仿生的过程
1.[PPT 6 出示]设计方案：
师：刚才我们通过观察蛋壳和葱叶发现了，拱形的材料能承受很大的力量，筒形的材料不容易弯曲。

师：是不是同一种材料制成拱形就能承受很大的力量，制成筒形就不容易弯曲呢，你们想研究吗？
师：在每个组的桌子上我给同学们准备了一些材料，利用这些材料你们想怎样研究呢，先在小组里讨论出你们的实验方案。

学生利用教师准备的实验材料，在小组内讨论实验方案。

2.学生讨论并汇报：
师：你们想验证谁的特性，你们想怎样做？
师:我在和大家交流的过程中，发现了同学们都是设计了对比实验，那我想问问你们在做对比实验的时候要注意什么？
学生讨论并汇报：你们想验证谁的特性？你们想怎样做？
学生思考并汇报：在做对比实验时要注意哪些问题。

师：我还想提醒同学们在做对比实验的时候只有一个条件不同，其他的条件都要相同，下面各小组开始实验，在实验的同时填好实验记录表。

3.学生实验并汇报：
师：你们验证的是哪个问题?是怎么做的？发现了什么?结论是什么? 学生交流。

学生实验并汇报：你们验证的是哪个问题？是怎么做的？发现了什么？结论是什么？
师小结:通过实验同学们都发现了与平面材料相比，筒形材料不容易弯曲。

（板书）
4.[PPT 7 出示]研究产品的开发：
师:在日常生中人们可以利用这些特性来解决一些实际问题，大家想一想，生活中有哪些物品是根据这一特性设计出来的呢？
学生思考，交流汇报。

[PPT 8出示]学生思考：这些产品在开发过程中经历了怎样的一个过程？
师：我们先是通过观察发现了生物的一些特性，然后又建立了模型对这些特性进行验证，并且根据验证的结果开发了一些产品，这样一个
过程就是仿生。

（板书）
与学生一起梳理仿生的过程，引导学生了解仿生的过程。

师：我们一起来设计一个仿生产品。

（出示章鱼图片）
[PPT 9 出示]学生小组交流：根据章鱼的特点，可以设计哪些仿生产品？
教师出示课件，引导学生交流。

三、拓展延伸
[PPT 10-12 出示] 教师：哪些重大发明受到了生物的启示？
学生交流汇报。

[PPT 13 出示] 教师：想一想我们生活中还有什么仿生与动植物呢？学生结合生活实际交流汇报。

教师总结。

【板书设计】
23、生物的启示
仿生过程：生物性能—建立模型—模型检测—开发产品
仿生学的发展及其在科学技术方面的应用。

24.印刷术
【教学目标】
科学概念目标：
1.了解古今文字的记录方式；
2.知道印刷术的发展历程。

科学探究目标：
1. 能在制作体验活字印刷术的过程中，感受发明创新的过程以及发明创新对人类社会带来的深远影响。

科学态度目标：
1.能在好奇心的驱使下，对雕刻印章产生强烈的兴趣。

科学、技术、社会与环境目标：
1.了解先进的发明创新对人类社会带来的便利和影响。

【重难点】认识印刷术的历史及其重大影响，根据印刷术原理，利用土豆等体验活字印刷术。

【器材准备】
学生准备：土豆、刻刀、纸、笔、颜料。

教师准备：土豆、刻刀、纸、笔、颜料、课件。

【教学过程】
一、问题与猜测
1.[PPT 3出示] 观察图片思考文字是通过什么方式记录下来的？学生会提出“印刷”。

2.[PPT 4出示] 思考在古代没有印刷的时候怎么记录？学生会提到“手抄”
抛出问题：“印刷术是怎样产生的，古代人们是怎样一步一步从手抄到发明印刷术的？”
二、探究与实践
（一）印刷术在中国的发展及其重大影响。

1.[PPT 5出示] 让学生思考以下问题：
①古代人们是怎样记录文字的？
②你知道几种印刷术？
③印刷术的发明有什么重要意义？
2. [PPT 6出示] 学生带着上述问题观看文字记录的发展历程，介绍从古代手抄到调版印刷术再到活字印刷术的整个过程、各时期的历史影响及各种技术的利弊。

3.[PPT 7出示] 学生观看视频后，回答上述问题，然后教师带领学生认识各时期印刷术的发展及其影响。

4.[PPT 8出示] 阐述印刷术发明的重大历史意义：“印刷术的发明，是人类文明史上的光辉篇章，对人类社会的许多领域产生了深远影响。

尤其在文化传播方面，印刷术产生后，大量的文字典籍可以被更方便、准确地保存下来。

”
（二）体验印刷术。

1.[PPT 9出示] 带领学生体验活字印刷术，每小组组长领取实验用材料，小组内先观察讨论如下问题：
①桌面上都有哪些工具。

②这些工具是用来做什么的？
③如何制作自己名字的印章？
2.[PPT 10出示] 课件展示土豆、刻刀、纸、笔、颜料等工具，让学生小组汇报讨论结果，然后教师引领学生将整个操作过程进行总结并在
课件中展示，将每一步操作用到的工具进行连线。

让学生明确操作步骤和每一步所使用的工具。

重点把“在纸上写出自己名字的反向字”这一操作先让学生写一写反向字，再用图片展示或教师现场演示，让学生理解为什么用反向字。

3.让学生根据上述操作步骤，各小组展开实验，刻制自己的名字或各小组指定一个字共同刻制，并将实验过程记录在活动手册上。

4.制作完成后各小组评选出最佳作品，在全班展示，要求学生说明制作过程及注意事项。

二、拓展与创新
了解当今先进的印刷技术。

[PPT 11出示] 先让学生思考知道的印刷技术，并将自己知道的记录在活动手册上，然后分享给全班同学。

因学生对这一技术了解少，教师需在课件中展示当今先进的印刷技术产品，向学生简单介绍其功能及工作原理。

教师可让学生谈谈本节课的收获，并对未来的印刷技术大胆创新提出好的建议或想法。

板书设计：
印刷术
手抄活字印刷术（毕昇）
体验活字印刷术
25.走进虚拟世界
【教学目标】
科学概念目标：
1.了解VR眼镜的结构及作用，知道其对应的科学原理。

2.知道发明创新因人的需要而产生。

科学探究目标：
1.在教师的引导下交流设计VR眼镜的方案并能利用身边的材料制作VR眼镜，对制作活动进行过程性反思，及时调整，并对制作活动进行总结性评价。

2.大胆质疑，从不同视角提出设计思路，采用新的方法、利用新的材料，完成VR眼镜的设计与制作，培养创新能力。

科学态度目标：
1.体会发明及创新的乐趣，积极参与交流和讨论，乐于分享彼此的想法，尊重他人的意见。

2.能分工协作，主动与他人合作，在团队合作中贡献自己的力量。

科学、技术、社会与环境目标
1.了解VR眼镜现有的和未来的应用领域。

2.知道VR技术会给人类社会的发展带来影响和变化。

【重难点】
1.VR眼镜相关信息的整理和分析。

2.VR眼镜盒制作尺寸的确定。

【器材准备】
学生准备：卡纸、放大镜、剪刀、尺子、彩笔、手机等
教师准备：课件、卡纸、放大镜、剪刀、尺子、彩笔、手机等
【教学过程】
一、视频导入
1．[PPT 2 出示]出示本课的教学准备，检查学生准备情况。

2．[PPT 3 出示]教师谈话：为什么其他人的反应与这名儿童的反应不一样呢？
教师追问：带上VR眼镜观看VR视频会有什么样的感觉？
曾经体验过学生谈一下体会。

3．[PPT 4出示]导入课题：“VR”的中文意思是虚拟现实，虚拟现实技术综合了多种科学技术，让它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户具有身临其境的沉浸感。

VR眼镜（别名：VR头显）是一种虚拟现实头戴式显示设备。

是利用头戴式显示设备将人对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉，其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。

这节课就让我们一起走进虚拟世界，探究它的奥秘吧。

（板书课题：走进虚拟世界）
二、探究原理
1．[PPT 5出示]同学们带上VR眼镜观看VR视频会有身临其境的感觉，教师提出问题：那VR眼镜到底有什么秘密呢？我们一起来看一看。

[PPT 6出示]教师动手拆解VR眼镜套装。

学生了解：VR眼镜的结构包括镜盖、镜片、镜身，还需要有屏幕。

（板书：镜盖、镜片、镜身，屏幕）
2．[PPT 7出示]观察VR眼镜片
VR眼镜之所以能给使用者那么逼真、炫酷的视觉效果，其关键部分是什么？（镜片）我们先来观察它的镜片。

学生观察：小组观察镜片，总结VR眼镜片的特点。

教师小结：我们通过观察，可以发现VR眼镜片的特点就是“中央厚、边缘薄”，这样的镜片我们把它叫做放大镜，它能够对显示的图像进行放大。

教师提问：为什么要用放大镜？学生猜测作用：……
教师小结：放大镜可以将画面放大增强立体效果，让人有身临其境的感觉。

教师提问：那立体感是怎么产生的呢？我们来做个游戏吧。

出示游戏方法：一只眼睛对手指。

教师和一学生演示要领，学生做。

教师小结：一只眼睛看物体立体感差，两只眼睛看物体才能在大脑中形成立体感。

看来这里面含有科学原理。

[PPT 8出示]师生总结：VR眼镜的结构包括镜盖、镜片、镜身，还需要有屏幕。

三、[PPT 9出示]动手制作
1. [PPT 10出示]我们在制作的过程中要准备什么材料？还需要什么？（手机当屏幕）利用VR眼镜看任何一个视频都可以有身临其境的感
觉吗？（引导学生发现需要用VR视频）
2.提示注意问题
教师提问：在制作的过程中要注意什么问题？
（1）剪刀的安全使用
（2）放大镜平的一面朝外，可以保证不磨损镜片。

（3）瞳距的测量方法。

瞳距简单说就是两只眼睛瞳孔之间的距离。

人的瞳距不是固定不变的，小孩的瞳距小，成人的瞳距大，而且随着年龄的增加，一个人的瞳距也在发生变化，直至成年。

下面，请大家跟着老师演示的简便方法，测测自己大概的瞳距。

第一步：被测者眼睛望向正前方，在测量者的指挥下，用自己的两手进行测量；第二步：保持两手间的间距不变，将两手之间的间距定位在纸上；第三步：用直尺测量间距的距离，即可得出大概的瞳距。

3. [PPT 11出示]动手制作步骤
（1）一个学生手持放大镜片看手机画面，看清之后量出手机到镜片的距离。

让学生根据自己的手机大小先进行测量，然后再动手制作。

（2）找一个比手机稍小的盒子，在盒子的一面挖两个镜孔，装上镜片。

两孔间的距离就是瞳距。

（3）按照量出的距离将盒子的另一面多余的部分剪掉。

（4）拿出手机，打开手机中提前下载的VR视频进行调试。

4.动手进行制作
小组讨论制作（教师巡视）。

5. [PPT 12出示]展示成品，并对作品进行评价。

小组成员上台展示，并请其他小组成员试用。

小组间进行评价。

6.改进VR眼镜的设计。

四、应用体验
（1）VR镜盒子做好，小组长拿出手机。

（2）打开手机中的暴风魔镜软件。

（3）播放提前下载的VR视频，把播放的视频放到VR镜盒子里。

（4）调整好角度，距离，观看体验自己制作的VR眼镜。

创意改进：给盒子进行装饰增添美感……
（学生继续制作，教师巡回指导）
五、[PPT 13出示]交流VR眼镜是否可以长期佩戴
提问：VR视频能长时间看吗？
交流：为什么VR眼镜不能长时间佩戴？
小结：虽然VR眼镜是可以让虚拟世界走进现实世界，但是VR眼镜不能长期佩戴。

佩戴时间过长，容易引发眼睛疲劳、晕眩、视觉紊乱，产生一定的负面影响。

现在大家正处在生长发育阶段，佩戴时间最好不要超过半个小时。

科学技术是一把双刃剑，用好了可以造福，用的不好就会对我们造成伤害，我们要利用这把双刃剑造福人类。

六、拓展创新
[PPT 14出示]：播放两段视频，谈话：虚拟现实（VR），看到的场景和人物都是假的，是把人的意识代入一个虚拟的世界。

其实在生活中VR技术越来越成熟，应用也越来越广泛，你们知道在哪些地方应用到这项技术了吗？
教师提问：未来VR还能应用在哪些领域呢？
学生交流：……
【板书设计】
走进虚拟世界
VR眼镜：镜盖、镜片、镜身屏幕
26.科技改变世界
【教学目标】
科学概念目标：
1.了解交通工具的变化过程；
2.知道蒸汽机和内燃机的发明及改进给人类带来的影响和变化。

科学探究目标：
1.在教师的引导下，运用多种思路、多样方法观察对身边的物品与科技发展的关系。

2.能够对搜集的信息进行初步的有效提取和梳理。

科学态度目标：
1.体会发明及创新的乐趣，积极参与交流和讨论，乐于分享彼此的想法，尊重他人的意见。

2. 能分工协作，主动与他人合作，在团队合作中贡献自己的力量。

科学、技术、社会与环境目标
1.意识到科技的创新因人的需要而产生；
2.感知科技发展的给人类生活带来有利的一面，也会产生负面影响。

【重难点】信息的整理和分析。

【器材准备】
学生准备：蒸汽机，内燃机等资料
教师准备：课件、记录单
【教学过程】
视频入手，引入主题。

1.[PPT 1 出示] 课题背景。

2. [PPT 2 出示]谈话：今天老师给大家带来了一段视频（70年代，自行车是人们的主要出行工具。

80年代，电车和公交车已然是人们的主要出行工具。

90年代，人们的出行工具已经是公交以及Taxi（出租车）。

21世纪，人们出行可以自由选择汽车，飞机，高铁快车等。

）我们一起欣赏一下。

提问：从视频中可以看出人们的出行方式有哪些变化？
生：……
小结：这些变化是科技发展造成的改变，今天这节课就让我们穿越古今，一起见证科技改变世界。

（板书课题）
二、图片展示，两次科技革命。

3.[PPT 3 出示]（一）图片出示纺纱机，火车，机轮船。

4. [PPT 4出示]交流：19世纪瓦特改进了蒸汽机，它的发明和改进为人类社会的进步起到了哪些作用？
生：……
5.[PPT 5-6出示]小结：蒸汽机的出现，让大规模的工业制造取代了以往的传统农业作业，大大提高了工作效率，节省了人力和物力，推动世界进入到“蒸汽时代”，使整个世界的经济发生了根本变化，进入到工业时代。

6.[PPT 7出示]（二）提问：蒸汽机为什么没有沿用至今呢？
分四组，从“脏”“噪”“低”“耗”四个方面交流蒸汽机弊端：
7.[PPT 8出示]“脏”是指空气污染严重，影响司机及乘客的健康。

8.[PPT 9 出示]“噪”是指噪声和震动很大
9. [PPT 10出示]“低”是指能源利用率较低。

蒸汽机车能源总效率一般在6%~8%,而电力机车、内燃机车可达24%~28%。

10.[PPT 11出示]“耗”是指消耗大量能源。

小结：由于这些缺点，蒸汽机车逐渐退出了历史的舞台，被内燃机车和电力机车所取代。

11.[PPT12出示]（三）图片展示：内燃机的发明引发交通工具的改进。

提问：通过这两幅图片（指前面两幅），你们有什么发现？
交流：内燃机的发明和改进是一个漫长的过程。

观察：后面两幅图片。

12. [PPT 13 出示]交流：内燃机在不断的更新和改良，从而提高了我们的生活质量。

小结：内燃机的发展史就是人类不断革新的进程，是科学技术在无数实践经验的基础上堆积起起来的。

内燃机的出现，由此而应生出新兴工业和新兴的能源，促使汽车工业，飞机制造业，石油开采与炼制业
迅速发展起来，在世界经济发展中起到了重要的作用。

三、交流讨论，科技发展改变生活
13. [PPT 14 出示]提问：从前面的学习中，我们知道科技发展让人们在出行方式上发生了巨大的变化，科技发展还在哪些方面改变了我们的生活呢？
生：通讯……照明……能源利用……
四、科技发展是把双刃剑
14. [PPT 15 出示]播放战争视频。

提问：为什么这里会发生连年的战争呢？
合作交流得出结论：为了争夺石油能源的归属权。

谈话：随着科技的发展，世界各国对能源产地的争夺也越来越激烈，能源之战就是对未来世界经济发展的掌控权之战。

因为科技的发展会爆发能源抢夺的战争，随着科技的不断进步，还会出现什么样的影响呢？
讨论：正反双方的辩论，使学生对科学技术的进步给人类带来的影响进行全面、客观的评价。

小结：现在我们知道科技进步不仅能够促进人类社会发展，有些产品的发明，给大自然带来了不可磨灭的影响，我们要善于利用科学技术有利的一面，造福社会，与自然界和谐相处，共同爱护我们的家园——地球。

五、未来科技发展对人类的影响
15. [PPT 16 出示]视频播放《科技改变生活》感受科技的魅力。

小结：通过视频，我们感受到科技发展的魅力，随着科技的发展，世界各国对能源产地的争夺也越来越激烈，我国地大物博，资源丰富，其他资本主义国家对我国也是虎视眈眈，遏制我们国家的发展，对此你们该怎么做？回去后把自己的想法写出来，我们课下继续交流。